本發(fā)明涉及鈦合金棒材，更具體地說，本發(fā)明涉及一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材的制備方法。

背景技術(shù)：

1、海洋工程是指以開發(fā)、利用、保護(hù)、恢復(fù)海洋資源為目的，并且工程主體位于海岸線向海一側(cè)的新建、改建、擴(kuò)建工程。鈦合金因其高比強(qiáng)度、良好的耐腐蝕性和無磁性等特點(diǎn)，成為海洋工程設(shè)備的首選材料。鈦合金還應(yīng)用于海洋工程領(lǐng)域的海上油氣平臺、深海鉆探設(shè)備、船舶及海洋結(jié)構(gòu)物等。其中，海上油氣平臺對鈦金屬的需求最大，約占海洋工程用鈦總量的70％3。隨著海洋資源的開發(fā)和海洋工程的蓬勃發(fā)展，鈦及鈦合金因其優(yōu)異的性能，已成為海洋工程結(jié)構(gòu)、設(shè)備及部件的首選材料之一。

2、在實(shí)際使用時(shí)，由于海洋環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，鈦合金所制設(shè)備使用時(shí)受力情況復(fù)雜，該合金存在沖擊性能、耐應(yīng)力腐蝕性能不足的問題，無法滿足復(fù)雜工況對材料性能的要求。為提高相關(guān)性能往往會在合金中添加貴重金屬元，但材料的成本也提升了不少。且鈦合金棒材在鍛造過程中采用多火次鍛造，鈦合金高溫氧化造成的表面層容易導(dǎo)致表面裂紋，因此鈦合金棒材的機(jī)加工余量較大，導(dǎo)致棒材材料收得率較低。為此，我們提出了一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材的制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分組成：4.0～5.5％al、0.3～0.6％fe、2.5～3.4％v、0.15～0.2％o、c≤0.03％、n≤0.05％、h≤0.01％、b≤0.02％,余量為ti。

4、一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材的制備方法，包括以下步驟：

5、步驟一、將海綿鈦、中間合金、鐵塊、鋁豆和二氧化鈦進(jìn)行混合，然后進(jìn)行壓制，得到電極塊；

6、步驟二、將壓制好的電極塊進(jìn)行組焊，得到長條狀電級；

7、步驟三、將電極置于真空自耗電弧爐中經(jīng)兩次以上熔煉得到合金鑄錠；

8、步驟四、利用自由鍛設(shè)備對合金鑄錠進(jìn)行開坯鍛造，制得初級鍛坯；

9、步驟五、將初級鍛坯加熱至工藝溫度進(jìn)行多火次墩拔鍛造，獲得精制鍛坯；

10、步驟六、將精制鍛坯進(jìn)行兩火次大變形軋制，制得棒材；

11、步驟七、將棒材進(jìn)行矯直，按照尺寸裁剪后進(jìn)行應(yīng)力退火處理；

12、步驟八、對退火棒材通過車床進(jìn)行精加工，外觀檢驗(yàn)合格后入庫。

13、優(yōu)選地，一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材的制備方法中，步驟三中熔煉電流為5-12ka，熔煉電壓控制在26-45v。

14、優(yōu)選地，一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材的制備方法中，步驟四中開坯鍛造工藝溫度采用1100℃。

15、優(yōu)選地，一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材的制備方法中，步驟五將初級鍛坯加熱溫度1050～1100℃，保溫時(shí)間為200～240min后，進(jìn)行2～3火次兩鐓兩拔鍛造，然后進(jìn)行一火次的拔長工序，加熱溫度1000～1050℃，終鍛溫度900～950℃，保溫時(shí)間180min。

16、優(yōu)選地，一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材的制備方法中，步驟六中先將精制鍛坯加熱至860℃～920℃后進(jìn)行熱軋，然后降溫至830℃～880℃后進(jìn)行熱軋，兩次熱軋的總變形量為70％～85％。

17、優(yōu)選地，一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材的制備方法中，步驟七中退火溫度為700～750℃，退火時(shí)間為1～2h，退火后的冷卻方式為空冷。

18、優(yōu)選地，一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材的制備方法中，步驟八中外觀檢驗(yàn)時(shí)表面粗糙度不大于6.3。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

20、1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，選擇開坯溫度在相變點(diǎn)以上或附近鍛造，可爭取更長的鍛造時(shí)間，有利于提高生產(chǎn)率，通過多火次墩拔鍛造保證鍛造過程組織得到改善，但不影響鍛件的性能；

21、2、本發(fā)明采用兩步軋制獲得棒材，初始的高溫軋制可保證合金的塑性，后續(xù)低溫軋制可提高材料的強(qiáng)度，控制變形量可保證材料在軋制過程中不出現(xiàn)裂紋；

22、3、本發(fā)明在棒材矯直后進(jìn)行應(yīng)力退火，能夠保證合金成分均勻化，保持鈦合金良好的耐蝕性、焊接性能、良好的可加工行及低溫力學(xué)性能，適用于海洋工程設(shè)備的加工制作。

技術(shù)特征：

1.一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材，其特征在于，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分組成：4.0～5.5％al、0.3～0.6％fe、2.5～3.4％v、0.15～0.2％o、c≤0.03％、n≤0.05％、h≤0.01％、b≤0.02％,余量為ti。

2.一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材的制備方法，其特征在于：步驟三中熔煉電流為5-12ka，熔煉電壓控制在26-45v。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材的制備方法，其特征在于：步驟四中開坯鍛造工藝溫度采用1100℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材的制備方法，其特征在于：步驟五將初級鍛坯加熱溫度1050～1100℃，保溫時(shí)間為200～240min后，進(jìn)行2～3火次兩鐓兩拔鍛造，然后進(jìn)行一火次的拔長工序，加熱溫度1000～1050℃，終鍛溫度900～950℃，保溫時(shí)間180min。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材的制備方法，其特征在于：步驟六中先將精制鍛坯加熱至860℃～920℃后進(jìn)行熱軋，然后降溫至830℃～880℃后進(jìn)行熱軋，兩次熱軋的總變形量為70％～85％。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材的制備方法，其特征在于：步驟七中退火溫度為700～750℃，退火時(shí)間為1～2h，退火后的冷卻方式為空冷。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材的制備方法，其特征在于：步驟八中外觀檢驗(yàn)時(shí)表面粗糙度不大于6.3。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公布了一種海洋工程用高強(qiáng)度鈦合金棒材，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分組成：4.0～5.5％Al、0.3～0.6％Fe、2.5～3.4％V、0.15～0.2％O、C≤0.03％、N≤0.05％、H≤0.01％、B≤0.02％,余量為Ti，將海綿鈦、中間合金、鐵塊、鋁豆和二氧化鈦進(jìn)行混合，然后進(jìn)行壓制，得到電極塊，將壓制好的電極塊進(jìn)行組焊，將電極置于真空自耗電弧爐中經(jīng)兩次以上熔煉得到合金鑄錠，利用自由鍛設(shè)備對合金鑄錠進(jìn)行開坯鍛造，將初級鍛坯加熱至工藝溫度進(jìn)行多火次墩拔鍛造，將精制鍛坯進(jìn)行兩火次大變形軋制，制得棒材；本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，有利于提高生產(chǎn)率，控制變形量可保證材料在軋制過程中不出現(xiàn)裂紋，適用于海洋工程設(shè)備的加工制作。

技術(shù)研發(fā)人員：代湘龍,代思偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西華西鈦業(yè)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23